Zbořené mýty o kosmu: Smrtící černé díry, nebezpečný pás asteroidů a temná strana Měsíce

Nasávají černé díry hmotu z okolí?

Černé díry mají tak silnou gravitaci, že z nich neunikne ani světlo. Lidé si je často představují jako nějaké kosmické vysavače, které dokážou vyluxovat rozlehlé oblasti vesmíru. Skutečnost je však méně fantastická: Černé díry se v podstatě chovají jako jiné masivní objekty v kosmu – přitahují hmotu, ale jen z bezprostředního okolí.

Vyváznutí z dosahu takového tělesa vyžaduje překročení únikové rychlosti, dané jeho hmotností. Například u Slunce se jedná o 618 km/s. Pro černé díry je ovšem typické, že k vymanění se z jejich vlivu nestačí ani rychlost světla v hodnotě zhruba 300 000 km/s. Ta je ze své podstaty nepřekročitelná, proto ze zmíněného monstra neunikne vůbec nic.

Gravitační síla však s rostoucí vzdáleností klesá. Stačí se proto od černé díry dostat trochu dál, a začne se chovat jako běžná stálice – alespoň pokud jde o gravitaci. Kdybychom tedy Slunce vyměnili za černou díru hvězdné velikosti, v naší soustavě by se to příliš neprojevilo. Země by centrální těleso obíhala dál, jen bychom museli rychle nalézt alternativní zdroj světla, tepla a energie.

V létě se Země nachází ke Slunci blíž

Lidé obvykle vědí, že Země neobíhá kolem Slunce po perfektní kružnici, nýbrž po elipse. Svádí to k závěru, že jsou roční období důsledkem různé vzdálenosti od naší denní hvězdy. Ve skutečnosti to ovšem neplatí: Stačí si vzpomenout, že na severní a jižní polokouli jsou období roku navzájem o šest měsíců posunutá.

Navíc trajektorie Země není zas tak moc eliptická a její vzdálenost od Slunce se průběžně mění „pouze“ zhruba o pět milionů kilometrů, což představuje asi jen 3 % z celkové délky spojnice obou těles. Kromě toho jsme na severní polokouli k centrální stálici blíž v zimě než v létě.

Za roční období v mírném podnebném pásu tak vděčíme sklonu rotační osy naší planety, který činí okolo 23,5°. Zároveň přitom způsobuje střídání období sucha a dešťů v tropech. Kvůli zmíněnému sklonu totiž sluneční záření dopadá na různá místa na Zemi pod odlišnými úhly a také po nestejně dlouhou dobu během dne.

Naše hvězda hoří

Oheň, tak jak ho známe, potřebuje k hoření palivo, vysokou teplotu a kyslík. Slunce, stejně jako většinu hvězd, tvoří převážně vodík a helium. Druhý zmíněný prvek je inertní a nehoří. Vodík je však hořlavý velmi, takže palivo naše stálice má. Na jejím povrchu pak panují teploty kolem 5 500 °C a směrem do středu dál rostou. Nevyskytuje se tam ovšem prakticky žádný kyslík, takže hořet Slunce nemůže.

Záři a žár má na svědomí termojaderná fúze v nitru hvězdy. Kvůli extrémním tlakům a teplotám se atomy vodíku dostanou k sobě až na méně než jeden femtometr. Poté dojde k fúzi jejich jader a vznikne atom helia, za současného uvolnění ohromného množství energie v podobě gama-záření. Tato jednoduše vypadající reakce udržuje „motor“ Slunce v chodu po dlouhé miliardy let.

Průlet hlavním pásem je velmi nebezpečný

Některé kosmické mýty mají původ v science-fiction. Například ve scéně z druhého (formálně pátého) dílu Hvězdných válek prolétá neohrožený Han Solo s Millennium Falconem zónou vesmírných balvanů u planety Hoth a C-3PO ho varuje, že pravděpodobnost úspěšného průletu dosahuje asi 3 720 : 1. Po chvíli napětí vše zvládnou, i když se kolem kosmického smetí pohybují nebezpečně blízko. Ovšem v reálném vesmíru by byla situace mnohem jednodušší. Ve Sluneční soustavě sice máme hlavní pás planetek se spoustou kamenů rozmanitých velikostí, oblast však zabírá ohromný prostor, takže se od sebe jednotlivá tělesa nacházejí značně daleko.

Jako první člověkem vyrobené zařízení překonala hlavní pás americká sonda Pioneer 10 v 70. letech. Neměla žádnou zvláštní ochranu ani se ničemu nevyhýbala, přesto cestu zvládla bez problémů. Tamní asteroidy totiž v průměru dělí téměř milion kilometrů, což výrazně přesahuje i vzdálenost Měsíce od Země.

Slunce je žluté

Jak ví každé malé dítě, Slunce je žluté – potřebujete na něj přece žlutou pastelku. Tutéž barvu má i na řadě snímků v médiích nebo třeba v učebnicích. Při východu a západu sice bývá spíš oranžové, nebo až červené, ale přes den je žluté. Problém tkví v tom, že odstín naší hvězdy, který vnímáme, představuje pouhou iluzi.

Slunce vydává viditelné záření všech vlnových délek, takže jeho skutečná „barva“ je bílá – a mění se až při průchodu atmosférou. Vlnové délky fotonů na modrém konci spektra jsou mnohem kratší než na červeném, tudíž se první zmíněné fotony s větší pravděpodobností srážejí s částicemi vzduchu. Během dne se víc rozptylují v atmosféře, proto se nám Slunce jeví žluté a obloha modrá. Při východu či západu potom sluneční záření prochází silnější vrstvou ovzduší, a odstín hvězdy se tak z našeho pohledu proměňuje ještě víc, k malebné oranžové až červené.

Stálice v souhvězdích leží navzájem blízko

Pro lepší orientaci na nočním nebi si lidé už v hluboké minulosti spojili jednotlivé hvězdy do rozpoznatelných tvarů, přičemž vzniklé obrazce představovaly mytologické postavy, zvířata i neživé předměty. V roce 1928 pak Mezinárodní astronomická unie přijala rezoluci, v níž jejich hranice pevně definovala, a obloha se tak rozčlenila na 88 souhvězdí. (Připomeňme, že odborně definovaný pojem souhvězdí není totožný s myšleným obrazcem, ale zahrnuje rovněž celou odpovídající oblast na nebi.)

Již dávno přitom víme, že stálice tvořící souhvězdí jsou ve skutečnosti různě jasné a zároveň jinak vzdálené od Země i jedna od druhé, často dokonce desítky či stovky světelných let. Hvězdy se rovněž ve vesmíru pohybují – ty bližší z našeho pohledu obvykle rychleji, vzdálenější pomaleji. Před pár milénii tudíž vypadala noční obloha zcela jinak a za dalších pár tisíc roků už bychom ji zase nepoznali. Přestože jsou však souhvězdí jen zdánlivá, stále mají praktický význam.

Měsíc má temnou stranu

Odvrácená strana Měsíce dlouho podněcovala fantazii: Lidé si často představovali, že tam panuje věčná tma, jedná se však o mýtus a lze jej snadno vyvrátit pomocí lunárních fází. Protilehlá hemisféra se celá v temnotě ocitne jen jedenkrát v měsíčním cyklu, a to při úplňku. Tehdy je opravdu osvětlena pouze polokoule, kterou sledujeme ze Země. Ve všech ostatních případech vždy přinejmenším část odvrácené strany ozařuje Slunce.

První hmatatelný důkaz poskytla sovětská sonda Luna 3, když v roce 1959 pořídila její snímek. Všichni se tak mohli přesvědčit, že je opačná hemisféra zalitá slunečními paprsky. Díky automatům, jež jsme vyslali na oběžnou dráhu našeho souseda, jsme rovněž zjistili, že se na odvrácené polokouli nacházejí horniny a tamní povrch je ve skutečnosti světlejší. Opravdovou „temnou“ stranu Měsíce tak v jistém slova smyslu představuje naopak ta přivrácená, kterou důvěrně známe.

Velkou čínskou zeď lze vidět z vesmíru

Velká čínská zeď coby nejdelší struktura vybudovaná člověkem měří neuvěřitelných 21 196 km, a lidé si proto často představovali, že musí být viditelná i z kosmu. Zmíněný názor byl populární především ve 30. letech, ještě před prvními lety do vesmíru.

Zeď je sice extrémně dlouhá, ale zároveň poměrně úzká, se základnou širokou jen kolem šesti metrů. Rovněž díky svému materiálu do značné míry splývá s okolní krajinou, jinými slovy není příliš nápadná. Z nízké oběžné dráhy lze snadno pořídit například radarové snímky, na nichž je dobře patrná, nebo se dá použít dalekohled. Astronauti ji však nevidí, jak potvrdil i Chris Hadfield, který v roce 2013 velel posádce ISS a snažil se linii stavby na Zemi najít. Podle něj to pouhýma očima není možné, a to ani v ideálních pozorovacích podmínkách.

Za fáze Měsíce může zemský stín

Na první pohled vypadá uvěřitelně, že by fáze Měsíce mohl vytvářet stín vrhaný Zemí. Ve skutečnosti jde ovšem o důsledek ozáření zemského souputníka naší denní hvězdou. Při úplňku se Země nachází mezi oběma tělesy, přičemž Slunce plně osvětluje přivrácenou lunární hemisféru. Při novoluní se naopak Měsíc ocitá mezi naší planetou a centrální stálicí, která tak ozařuje jeho odvrácenou stranu. 

Zemský stín na něm pozorujeme v jediném případě – při měsíčním zatmění. Tehdy se Země dostane přesně mezi svého průvodce a Slunce a dočasně zablokuje jeho paprsky, jež by jinak dopadaly na lunární povrch.

Gravitace nemá na světlo vliv

Lidé si gravitaci často představují jako přitažlivou sílu působící mezi hmotnými objekty. Pokud tedy částice světla neboli fotony nemají žádnou hmotnost, neměla by je gravitace nijak ovlivňovat. Jak je potom možné, že světlo neunikne z gravitační náruče černé díry? Odpověď tkví v povaze gravitace. Newton si ji opravdu představoval jako přitažlivou sílu mezi hmotnými tělesy, Einstein však její vnímání úplně změnil. Podle obecné relativity totiž úzce souvisí s uspořádáním časoprostoru – jako když na měkkou podložku umístíme různě těžké koule, a čím těžší koule, tím víc ji zdeformuje.

Podobný efekt přitom vyvolávají hmotné objekty ve vesmíru a okolní zakřivený časoprostor pak působí nejen na blízká hmotná tělesa, ale také na nehmotné světelné paprsky, protože jím rovněž prolétají. V případě černé díry je časoprostor zakřivený až k nekonečnu, takže se nedostanou ven ani fotony.